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阿坝州松潘县丰岩堡水电站进水阀系统设备技术说明书韶关市广前阀门制造有限公司二八年九月目 录一、概述二、主要技术参数三、机械结构说明四、电气控制系统五、液压控制系统六、产品安装与调试七、产品使用与维护八、液压系统常见故障及排除方法1、概述根据阿坝州松潘县丰岩堡水电站要求，我公司在系统分析和周密计算的基础上，编制了本说明书。在此，对阿坝州松潘县丰岩堡水电站1800HD743H-25C 水轮机液控进水蝶阀总体结构进行了详细的介绍。本次电站采用的水轮机液控进水蝶阀为蓄能罐式液控双密封蝶阀，采用卧轴双偏心、双密封结构。两道密封分为工作密封和检修密封，工作密封位于下游侧，为可调式金属硬密封，检修密封位于上游侧，为可移动式金属密封。水轮机液控进水蝶阀是我公司的成熟产品,主要分为机械、液压、电气三大系统，其技术说明如下：水轮机进水阀安装在压力钢管与水轮机蜗壳前引水钢管之间（即水轮机进水端），其主要作用是：当水轮机发生故障时，用来截断水流，保证机组安全；当水轮机停机时，关闭进水阀以利于水轮机的维修，且不影响其它机组的正常运行；当水轮机组调速系统发生故障，机组转速升高到整定值的情况下，动水紧急关阀，截断水流,保证机组安全,防止事故扩大；当水轮机组长期停用时，截断上游来水，以减少导叶漏水及因漏水造成的间隙气蚀损坏；可在不排空阀前压力水的情况下，检修双密封蝶阀的轴端密封和工作密封；作为机组防飞逸的后备保护。进水阀系统由进水阀、液压驱动系统、电气控制系统及上游延伸管、操作机构（包括同步机构）、伸缩节、旁通管路（旁通阀、检修阀及管件）、排气阀及隔断阀、地脚螺栓及相应的预埋件及排水阀等附属设备组成。2、主要技术参数 基本参数 公称通径：1800 mm 最大静水压（含升压）：2.5 MPa 最大静水头：185mH2O 全开时流阻系数：小于0.15 额定操作油压: 16MPa 使用温度：65 使用介质：水 额定流量：14.6 m3/s 开阀时间：40120 s 可调 关阀时间：40120 s 可调 交流电源电压: 380V/220V15% 直流电源电压: 220V+10%-20% 系统性能保证值 厂内试验漏水量不超过(l/min) 1L/min 厂内试验水压值(MPa) 2.75MPa 蝶阀全开时的水头损失(m) 0.15m 开始运行时，在最大静水头185m 下漏水量不超过(l/min) 2.0L/min 阀座的公称直径(m）/通流面积(m2) 1.8m/ 2.54 m2 投入商业运行2 年后，在最大静水头下漏水量不超过(l/min)3L/min 在质保期内接力器活塞单侧最大漏油量(l/min) 不漏油 投入商业运行第一年可用率(%) 99% 投入商业运行第二年可用率(%) 99.5% 大修间隔平均时间不少于(年) 10 年 平均使用寿命不低于(年) 40 年 蝶阀每年允许操作次数(次/年) 1200注：可用率=100% 强迫停运时间/(运行时间强迫停运时间)100 ，计算可用率的开始时间为从设备投入可靠性运行开始。 主要设计、制造及验收标准 进水阀的设计、制造及验收 GB/T14478-93大中型水轮机进水阀门基本技术条件 DL/T746 电站蝶阀选用导则GB150 钢制压力容器 HG4-329 密封橡胶制品（环形） GB699 优质碳素结构钢 GB5676 碳素钢铸件 GB700 普通碳素结构钢 GB/T12238通用阀门 法兰和对夹连接蝶阀 JB/T79.1-79.2整体钢制管法兰 GB/T13927通用阀门 检验与试验 JB/T5299 液控止回蝶阀 GB/T17241.6 整体铸铁管法兰 GB/T9113.3-9113.8 整体钢制管法兰我公司严格按照水轮机进水蝶阀设计和制造的相关标准的要求,并严格遵守ISO9001 质量管理体系。3、机械结构说明进水主阀为液压操作的卧轴式、双密封、双平板、三偏心水力与蓄能罐相配合的自关闭型通流式蝶阀，上游与压力钢管相连，下游通过伸缩节与蜗壳前的下游钢管相连。进水阀及其旁通阀、空气阀、操作机构及控制设备，在设计安装空间位置时考虑通用尺寸大小，操作维护简单，安装运输方便等因素。阀体用地脚螺栓固定在混凝土支墩上。无需拆卸阀体便可检修、更换工作密封和轴颈密封。操作机构采用直缸摇摆式中压（14.517MPa）单接力器；可就地操作和远程控制。在进水阀下游侧设一伸缩节，可方便进水阀的安装、拆装和检修。在进水阀上、下游侧延伸管上设有旁通阀，用来对蜗壳充水并平压。 进水阀阀体进水蝶阀及附属设备承受水压部件有足够的强度和刚度来承受任何运行工况和过渡工况可能发生的最大水压和试验水压而不产生任何损坏或有害变形，进水蝶阀在紧急事故情况下开启或关闭过程中，各部件及附属设备不产生有害振动。进水阀能在最不利的运行条件及不关闭导水叶的情况下，可靠地切断水轮机流量。正常情况下,进水阀在平压后开启；特殊情况下,进水阀允许在不平衡水压下开启,且不产生强烈振动，允许进水阀开启的最大不平衡水压不小于其承受的最大静水压的30。机组正常停机或检修时进水蝶阀能可靠而严密的关闭。关闭灵活、平稳、准确。阀体材料为WCB/16MnR铸焊结构型式，在阀体外部设有双肋板复式加强梁, 能够将最危险工况时阀体的变形控制在许用范围内。设计计算采用三维软件进行模块化设计、三维实体造型、有限元分析、结构优化使阀体结构更趋合理，受力分布更趋均匀，保证阀体有足够的强度和刚性，将各部分受力控制在许用范围之内，并留有足够的安全裕量。阀壳外部有位置指示器，阀上配有限位装置，以限制开启与关闭位置。阀门底座与锚具：阀门有一整体的支承底座，该底座按传递全部垂直载荷和动荷载设计。垂直载荷包括法兰联接的上延伸管和伸缩节的重量，阀体容纳的水体重量和从阀门操作机构传到钢支墩支座上基础底板的推力；动荷载包括动水关闭时水平、垂直振动荷载。基础板和垫板，地脚螺栓等都随阀提供。基础板接触表面加工平滑，允许微量滑动。阀体两侧对称设置的底脚用于将垂直载荷传递到混凝土地基上。阀体密封圈采用不锈钢（1Cr18Ni9Ti）材料，耐腐蚀，耐气蚀，耐磨损。阀体轴孔采用偏心型式，使整个阀门结构更紧凑，更合理。阀体轴座采用箱式结构，刚性好，承载能力强。阀体采用双法兰连接。保证阀门安装后法兰面无任何渗漏。 活门与阀轴双平板活门由碳素钢钢板16MnR 焊接而成。结构采用双偏心、双平板桁架过流型式，其构件受力合理。活门能承受本合同中规定的条件下，关闭时作用在它两侧的全部压差。为使弯曲变形最小，活门设计坚固，并在其体内有足够的加强肋板。活门采用通流式。设计计算采用有限元分析法，并留有充裕的安全裕量。活门轴颈设整圈的V 型自密封型实心密封圈。活门上下游设两道密封圈，门下游为工作密封，门上游为检修密封，活门阀轴的轴承采用无油自润滑轴承。活门与阀轴采用安全、可靠、便于检修的连接方式，活门流道的形状具有良好的水力特性，过流表面经过打磨处理，以减小水头损失和水力振动，并具有必要的水力自关闭性能。阀轴采用2Cr13 不锈钢。阀轴伸入活门中并安全地紧固在活门上，轴由轴承支撑。轴外端装有可靠、经久耐用、不拆开阀体更换轴颈密封。阀轴轴承为套筒式，支撑在阀体内。套筒轴承为耐腐蚀材料。 活门密封进水阀设有上、下游两个密封装置，即在进水阀出水端设置工作密封副，在进水端设置检修密封副。正常工作时仅工作密封投入使用；当工作密封需要检修时，为不影响其它机组正常运行，检修密封副投入工作。进水阀下游的工作密封装置采用斜锥三偏心多层次金属密封型式。活门全关时，在水压作用下，活门密封圈更贴紧阀体密封圈，使之密封效果更好可在进水阀不停水、检修密封工作状态下更换工作密封。上游检修密封采用正锥多层次金属密封结构形式。动密封环采用油压驱动，在液压装置上设有专用接口,且在阀门外部的指示机构显示动密封环所处位置。检修密封投入与脱离状态均设有机械锁定装置，并设有位置信号输出。密封装置的设计和制造满足性能可靠、寿命长、维修少的要求。 阀轴密封为了克服频繁运动产生的轴端密封磨损，阀轴密封采用双重补偿性运动密封结构，其进水端采用UN 型密封圈密封，具有较高的弹性、自密封性和耐磨性，能有效地防止泥沙进入轴承内。后端采用预压可调成型填料结构，填料材料为夹织物橡胶材料，成型好,成型填料为五件一组结构，可形成三个密封环，相当于三道橡胶密封圈。当长期运行产生一定磨损后，通过调节填料压盖上的调节螺钉仍可继续保持满意的密封效果。因此，轴端密封完全可满足一个大修期不更换、不外漏的要求。 阀轴轴承阀轴轴承采用钢背双金属自润滑轴承FZ-2，具有无油自润滑、耐磨损、耐腐蚀、摩擦系数小（干摩擦0.10.15）、使用寿命长（使用寿命达10 年以上）等特点。 进水阀的锁定装置在进水阀尾端上设有可靠的液压锁定装置，能保证阀门处于全开、全关阀位置时的锁定，并有锁定状态信号输出。液压锁定缸尾端设有机械手动锁定。 上游连接管上游连接管为钢板结构，其材质为16MnR 钢，具有足够的刚度，其本体及所容的水体重力由法兰接头传达到阀体上。连接管与阀体用法兰连接，连接管与压力钢管焊接连接，并与压力钢管的厚度、材质相匹配。上游连接管的厚度为22mm。在上游连接管上工厂已开有DN250mm 的旁通管接口。 旁通阀及其管路进水阀配设旁通管路，并成套提供电动旁通阀和上游侧不锈钢的手动蜗轮操作检修阀及有关阀座。旁通阀管路及阀门按规定的压力设计，并具有足够的刚度和可靠的支撑措施。旁通阀能在250m 的压差水头下开启和关闭，开、关时间不大于30s（连续可调），并装有“开启”和“关闭”限位装置与开关，每个限位开关配有两个电气上独立的接点回路。检修阀采用手动蜗轮传动的蝶阀。旁通管路为无缝钢管，采用螺栓法兰联接，成套供给管路支承座、螺栓、螺母和垫圈，为了便于安装拆卸，在管路上安装一个合适的伸缩节。 排气阀排气阀数量为1 个，位于进水阀下游侧压力钢管顶部。公称通径DN200，公称压力为PN2.5MPa。该阀能满足充水时排气和进水阀动水关闭时补气的需要，且密封性能良好。其底部有排气隔断阀（蝶阀）。公称通径DN200 ，公称压力为PN2.5MPa。 伸缩节蝶阀下游伸缩节的密封结构采用套管式伸缩节，结构上保证不泄漏，结构成熟、安全、可靠，不得因主阀位移和伸缩节沿压力钢管轴线方向的位移而产生磨损或有害变形和漏水。伸缩节的材质为体筒为16MnR，密封件为丁腈橡胶密封圈。伸缩节拆装方便，不会对水轮机引水管道和进水阀产生任何有害的轴向作用力，允许阀体沿着引水管的轴线移动。伸缩节下游与下游连接管为法兰连接。我方随伸缩节提供一个伸缩节与下游连接管联结的法兰和连接件。伸缩节配套提供全部必需的密封、垫片、连接螺栓和螺母。 差压控制器在进水阀上、下游侧的延伸管上安装有一套差压控制装置，用于监测进水阀两侧的压差，其信号接入到进水阀门的开阀程序中,参与阀门的动作，并上传到中控室。 操作机构进水阀操作机构由接力器、控制阀组、油泵机组、回油箱及附件组成。操作机构具有足够的操作容量，能在最小油压下，在不大于120 秒的时间内平稳转动活门一个全开或全关行程。进水蝶阀操作机构由摇摆式直缸接力器、活塞、操作杆及附件组成。在接力器的开启和关闭腔的进口装设节流装置，以调节进水阀的开关时间,节流装置稳定、可靠。操作机构及其接力器的能力能在机组任何运行工况和发生事故时，以事故低油压按预定的关闭规律动水关闭进水阀。接力器有可靠的密封，不会漏油。4、电气控制系统电气控制系统采用PLC 控制。PLC 选用西门子S7 系列产品，留有与上位机通讯的RS485 通讯接口。油泵电机的供电采用AC380V 电源。PLC 电源及电磁阀控制回路采用双路电源。一路由电控柜自身的开关电源（AC220-DC24V）获得，另一路需方的备用电源后获得（DC220V-DC24V）。两路电源自动切换，整个供电使控制系统电源可靠。水轮机进水阀控制系统以PLC（可编程控制器）为核心进行操作及显示。可就地操作进水阀、旁通阀的开和关，也可由中控室对整个进水阀系统进行自动控制。其特点如下：(1) 利用多种传感器检测液压系统的压力及活门的位置，通过PLC 或计算机进行监控，对进水阀系统的运行状态进行分析，提出报警信息。(2)设有与中央控制室通讯的接口，可将进水阀系统的控制纳入水电站的集中控制系统中。以实现无人值班，少人值守。水轮机进水阀开关阀程序见（流程图）。5、液压控制系统本阀的液压装置采用工作油压为14.517MPa 高度集成的系统。液压驱动系统由油压装置和操作机构两部分组成。油压装置由液压站及管路组成，其中液压站包括油泵机组、集成油路块、回油箱、蓄能器、阀门、表计、自动化元件、液压附件等；操作机构为接力器。每台进水阀配一套液压驱动系统。液压站上设有两台相同型号的油泵机组，两台油泵机组互为备用，油泵的流量能满足阀门正常开启或关闭的需要，油泵出口有溢流阀、单向阀等。蓄能器为成熟的标准产品，其设计、制造、试验、验收均符合国际通用标准和国家标准，选型的公称压力为31.5Mpa，试验压力为126Mpa，试验压力是公称压力的4 倍，是工作压力的8 倍。蓄能器出口装有截止阀、压力表、压力变送器或压力控制器。回油箱容积有足够大，以容纳进水阀操作系统全部油量的3 倍；其上设有检修或清理用的检修门、空气滤清器、放油阀、便于拆卸的滤油器等，回油箱是经热渗透试验合格的。液压系统工作原理是：通过压力继电器控制油泵电机组向蓄能器充油，使蓄能器压力始终保持在设定的压力范围之内，当需要开阀或关阀时，按下开阀或关阀按钮（在现场或中控室操作），相应电磁阀动作，蓄能器存储的压力油（必要时油泵也输出压力油）经过电磁换向阀等向接力器供油，驱动活塞、曲柄使阀门打开或关闭；在停电或出现事故时，电气控制系统发出信号使相应电磁阀动作，阀门可自动动水关闭也可手动控制关闭。本阀液压驱动系统的特点如下：(1)动力源充足，能量有保障。a.液压站以存储液压能的蓄能罐为主动力源，以油泵机组为辅动力源，即油泵机组在为蓄能罐提供液压能的同时，其本身也是动力源，可直接驱动阀门，而油泵机组又设为两套，两套互为备用。b.油箱的容量为220L，为需用量的3 倍。(2)多重防护，系统安全可靠。a.蓄能罐是早已成熟的标准产品，其选型的公称压力为31.5MPa，试验压力为126MPa，试验压力是公称压力的4 倍、工作压力的8 倍。b.蓄能罐为油气隔离式，不会造成油气混合；压缩气为惰性气体氮气，安全性好；气囊可更换，伸长疲劳不少于10 万次，寿命至少可达20 年。c.油位和油压均设有超高、超低报警，以便中控室及时采取措施。d.系统设定的最高工作压力为17Mpa，处在国际液压标准的中高压，是安全压力，符合国际的技术发展趋势。(3)系统运行平稳，满足自动化要求。a.主阀开关速度和锁定动作速度无级可调，保证主阀启闭动作平稳、控制性好。b.主阀在全开状态不仅有锁定回路保证其准确定位，而且有蓄能罐的动力产生一个持住力，保证主阀全开时活门不产生抖动。 (4)系统高度集成，能量损失小，保压时间长液压站采用整体式结构，将动力和控制两部分布置成一体，使中间过程减少；采用集成式油路，使油路简化，连接减少，可靠性增强；主要保压元件均采用基于零泄漏理念设计制造的液压元件，使系统的保压时间可大于50 小时，即在阀门不动作时油泵向蓄能罐充液的间隔时间大于50 小时。6、产品的安装与调试包装：本阀主阀、液压站分别木箱包装。各包装箱禁止露天存放。吊运：开箱后应用吊车吊运蝶阀，起吊时应注意在二个吊环螺钉中选取平衡位置。本阀长时间存放时，应放于干燥处，封闭两端法兰通道，在加工面涂上防锈油。临时停放时可在外墙板位置增加辅助支承以保持平稳。安装：安装前应该对本阀铭牌参数是否符合使用要求；清洗阀体通道内孔及碟板，检查各部位有无损坏现象，各联接螺栓是否紧固，检查阀门方向进水方向是否与使用工况相同，调整地脚使阀门保持水平。运行：配置联动控制电路，与水泵联动操作空负荷运行核实程序及参数，合格即可进入带负荷运行试验，运行主要检查：（a）开阀过程中阀前阀后压力变化应平稳，全开后基本相近。（b）能按程序与水轮机联动开关阀。试车：根据液压原理图检查各控制阀是否在所需位置；接通总电源，启动电机观察电机叶片，顺时针旋转则接线正确；按使用说明书依次核实开阀、保压、关阀、停止动作以及程序和参数是否相符，试车中检查压力变化是否正常。液压系统不得有泄漏。阀体轴封不得有泄漏。7、产品的使用与维护1、液压油：（a） 液压站使用L-TSA46 汽轮机油。（b） 液压站使用一个月后，应将液压油过滤或更换，以后定期检查液压油的清洁情况，发现污染立即处理，每年更换一次液压油，并彻底清洗油箱，新油或过滤油加入油箱时应经过滤。（c） 液压站长期未使用或更换液压油后应安调试程序调试完后方能正常工作。（d） 定期清洗滤油器，并检查是否完好，对破损或堵塞的滤油器应予以更换。（e） 使用时，应经常观察油面高度。注入新油时，蓄能器的油应全部放回油箱，再按油标指示进行。2、液压站上设液位报警、油水混合报警。工作时，应注意观察压力表的压力和电源显示，如有异常，应立即切断电源作相应处理。3、拆卸维修注意事项：（a） 拆卸时，应注意场地清洁，零件不能直接置于地面。（b） 清洗液压站、液压缸零件时，应在干静的柴油或煤油中进行，不能用棉纱檫试。（c） 拆装电机、油泵联轴器时，注意不要用锤击电机、油泵轴。（d） 拆装时，应注意不能错装密封件，对损坏的密封件应更换。4、蓄能罐使用注意事项：（a） 不能在蓄能罐上进行焊接、铆接或加工。（b） 蓄能罐须充入氮气，绝对禁止充入氧气，以免引起爆炸。（c） 拆卸蓄能罐前，应打开高压球阀，放空蓄能罐内的压力油。（d） 定期检查蓄能罐内氮气压力，蓄能罐内氮气压力应在5-7Mpa 范围内，若氮气压力低于5Mpa。应补充氮气。（e） 漏气检查：松开蓄能罐